特斯拉Model S热管理系统是怎么发挥最大效能的?
电动车的核心技术看电池,电池的核心技术看热管理。要说特斯拉创建了什么壁垒,那肯定就是它的热管理系统。要让迄今能量密度最高的7104颗动力锂电池,在寒冷的北欧和炎热的赤道,均保持稳定状态。这其中涉及到的硬件布局与软件算法,才是特斯拉真正的“杀手锏”。
上篇文章提到,特斯拉Model S共有249项专利,其中有104项与电池有关。而在这104项中,大部分也是跟热管理相关的专利技术。热管理系统的研发水平,不仅关系到电动汽车的安全性,也直接影响到续航里程的表现。
整体上说,所谓的“热管理”,简单地说指的冷却系统。具体包括散热、产热、制冷,以及多余热量的利用。
在动力电池的冷却方面,有两种主流选择:空气冷却或液体冷却。空气冷却,顾名思义靠行驶过程中的气流来带走热量,这种冷却系统成本低、结构简单,但效率也低、而且占用空间较大;相比之下,液体冷却效率最高,适合特斯拉装备的大功率电池,而且在结构设计上比空气冷却要更加灵活,但关键因素是成本较高。
不仅如此,液体冷却还会存在冷却液外泄的危险,后期的保养与维护成本也较高。所以,特斯拉Model S一个电池组零售40万人民币,你也应该明白其中的原因了。有人喜欢这样计算:每节18650电池的成本,乘以7000节,就是电池组的成本。这是很滑稽的算法,根本没考虑电池组整体的包装成本,以及内部的冷却液系统。
特斯拉的冷却液循环系统,在电池包的内部呈S型排列,它将444块电池纵向划分为了7组,每组两列。这个冷却液系统不仅贯穿整个电池组,还承担着电机与电控的冷却任务。通过这个冷却液循环系统带走的热量,最终会在车辆头部的热交换器散发出去。如下图。
Model S的前脸没有传统的中网,而是一个封闭的设计。但这并不代表它没有进气口,如果你仔细观察,就会看到在前唇下部由三个进气口。这三个进气口分别对应着三个热量交换装置。两侧的用来负责空调系统,中间的负责电池与电机的冷却液循环系统。
值得注意的是,电池的冷却液循环与电机的冷却液循环是相互独立的两个系统,但这两者之间可以选择并联模式,也可以选择串联模式,所以又是相互配合的。然而,两个系统之间是不能自由切换的,热管理的软件算法,会根据热量分布情况来进行自动的关联。
特斯拉Model S内部有三大热管理系统,前面提到的电池冷却循环是其中之一。此外,还有另外两个冷却循环系统,分别是负责调节座舱内部气温的空调系统,以及负责冷却电机、充电器的循环系统。
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